Le recyclage des batteries de véhicules électriques peut-il atteindre les exigences de la réglementation batteries pour le contenu recyclé ?

Aujourd’hui, les batteries jouent un rôle central dans le stockage et la distribution d’énergie pour une grande diversité d’applications et de secteurs : Véhicules Electriques (VE), électronique, stockage stationnaire ou encore industrie. Leurs performances, telles que la capacité, la durée de vie ou la sécurité, dépendent fortement de leur composition, et plus particulièrement de la chimie de l’électrode positive.

La figure ci-dessous présente les principales applications des batteries, classées selon leur composition et leur capacité.

Dans le domaine de la mobilité électrique, deux chimies dominent aujourd’hui le marché :

• Chimie Nickel-Manganèse-Cobalt (NMC), dont les performances varient selon les proportions relatives de ces trois métaux,
• Chimie Lithium-Fer-Phosphate (LFP) qui se distingue par un coût plus faible et une durée de vie plus longue, mais offre une densité énergétique inférieure à celle des batteries NMC.

Ces deux technologies reposent sur l’utilisation de métaux dits critiques, dont la disponibilité et l’impact environnemental soulèvent des enjeux majeurs. Le recyclage des batteries de véhicules électriques constitue ainsi un levier essentiel pour sécuriser les approvisionnements en métaux et réduire l’empreinte environnementale des batteries.

Le recyclage est également une affaire réglementaire. En effet, la réglementation batteries (UE) 2023/1542 impose des objectifs ambitieux : des taux minimaux d’efficacité de recyclage ainsi que des quotas d’incorporation de matériaux recyclés dans les nouvelles batteries à l’horizon 2030. L’objectif de cette étude est donc de prédire les besoins en métaux recyclés et les volumes pouvant être recyclés des véhicules 100% électriques européens afin de voir si les objectifs pourraient être atteints.

Afin de prédire les besoins en métaux vierges et recyclés pour le secteur de la mobilité électrique, il est essentiel d’anticiper l’évolution de la composition des batteries vendues en UE. Trois scénarios ont été envisagés :

• Scénario LFP : Prédominance du marché par la chimie LFP. Déjà très répandue en Asie, elle est moins coûteuse mais offre une autonomie plus limitée.
• Scénario Nickel-riche : Prédominance de la chimie NMC à haute teneur en nickel (NMC811 / NMC622). Elles offrent de meilleures performances en autonomie et sont aujourd’hui privilégiées en Europe et en Amérique du Nord.
• Scénario Innovation : Les chimies en développement aujourd’hui dépassent les performances de LFP et NMC et dominent le marché (LFP solide, Na-ion, etc)

Les graphiques ci-dessous présentent les compositions projetées. Les valeurs de 2015, 2020 et 2025 se basent sur des données réelles de ventes de véhicules en UE. Les années suivantes reposent sur des projections propres à chaque scénario. Pour la suite, les résultats suivront le scénario Nickel-riche, considéré comme le plus pertinent pour l’UE, où l’autonomie et la capacité des batteries restent des critères déterminants pour les utilisateurs.

Une autre étape clé de l’analyse consiste à estimer les ventes de véhicules électriques, afin de disposer de volumes auxquels appliquer les différents scénarios de batteries. L’étude se concentre uniquement sur les véhicules 100 % électriques, sans inclure les hybrides.

Le graphique de gauche ci-dessous montre l’évolution des ventes en France et en UE entre 2010 et 2024. Les tendances sont très similaires aux deux échelles, avec une forte accélération à partir de 2019, suivie d’un recul entre 2023 et 2024, probablement lié à la réduction des aides à l’achat.

Le graphique de droite montre les scénarios envisagés pour les ventes :

• Scénario optimiste : les ventes augmentent continuellement, en ligne avec l’objectif européen de ventes de véhicules 100 % électriques d’ici 2035.
• Scénario Business-as-usual (BaU): la récente baisse des ventes marque un ralentissement durable, avec un passage au 100 % électrique autour de 2045.
• Scénario pessimiste : le 100% électrique n’est pas encore atteint à l’horizon 2050.

Compte tenu des débats publics autour du report de l’interdiction de vente des véhicules thermiques en 2035 et de la baisse des aides à l’achat, le scénario optimiste apparaît incertain. Le scénario BaU apparaitrait comme le plus réaliste pour la suite de l’étude.

Avec les volumes de ventes, certaines hypothèses sur la durée de vie, le taux d’export et la recyclabilité permettent d’estimer les volumes disponibles au recyclage.

• La première vie dure en moyenne 15 ans, 35% partent en recyclage, 60% en seconde vie, 5% en export (batteries revendues hors UE)
• La seconde vie dure en moyenne 10 ans, 90% partent en recyclage, 5% en export et 5% en perte (batteries non collectées)
• Les gigafactories européennes productrices de batteries génèrent des déchets (scraps) recyclables. La production de scraps prise en compte considère un taux initial moyen de 50% diminuant continuellement jusqu’à se stabiliser à 10% en 2035.

Les graphiques ci-dessous présentent les volumes vendus en première vie selon les scénarios de ventes, les volumes disponibles en seconde vie, au recyclage et les volumes de scraps. Les résultats ne sont valides que pour ces hypothèses car un changement de 2–3 ans sur la durée de vie ou le taux d’export peut décaler la disponibilité de métaux recyclés de plusieurs années.

En combinant les volumes de véhicules vendus, les batteries arrivant en fin de vie et les scénarios de chimies, il est possible d’estimer les besoins totaux en métaux, la part devant provenir du recyclage, ainsi que les quantités réellement récupérables. La réglementation européenne sur les batteries impose en effet, à partir de 2030, des objectifs de taux de recyclage pour le lithium, le cobalt et le nickel, ainsi que des quotas d’incorporation de ces métaux recyclés dans les nouvelles batteries.

Les résultats ci-dessous présentent ces résultats pour le lithium et le cobalt, dans le cas d’un scénario de chimie nickel-riche, et pour l’ensemble des scénarios de ventes préalablement définis. Ces estimations supposent le recyclage de toutes les batteries et chutes de production considérées, sans tenir compte des capacités industrielles de recyclage réelles en UE, ces dernières ne faisant pas parties de l’étude.

Dans le scénario optimiste, des tensions sur les métaux recyclés peuvent apparaître entre 2030 et 2040 car l’offre ne serait pas suffisante. Pour les scénarios BaU, considéré comme le plus réaliste, et pessimiste, les résultats montrent que la demande en cobalt recyclé ne serait pas non plus suffisante entre 2030 et 2045, tandis que les besoins en lithium recyclé pourraient être couverts

Tous les scénarios, en revanche, démontre que la quantité de matériaux recyclés ne seraient pas suffisante pour couvrir la demande totale en métaux, impliquant un besoin de matières premières minière.

Les résultats de cette étude dépendent des hypothèses utilisées qui sont susceptibles de changer en fonction du contexte politique et économique. Dans un scénario où les batteries NMC restent majoritaires, les objectifs européens en matière de métaux recyclés pourraient être atteints pour le lithium et le nickel par le recyclage de batteries de véhicules électriques, que le passage au 100 % électrique ait lieu en 2035 ou avec un décalage d’une dizaine d’années. Pour le cobalt recyclé,la demande pourrait surpasser la production entre 2030 et 2045.

Cela suppose toutefois que le recyclage de toutes les batteries en fin de vie et les déchets de production. Il est donc essentiel d’accélérer le développement d’usines de recyclage industrielles, en particulier pour les batteries NMC.Sécuriser leur approvisionnement par les déchets issus des gigafactories est un enjeu essentiel en attendant l’arrivée en fin de vie des véhicules présents sur le marché depuis 2019.

Enfin, cette étude présente certaines limites : elle ne prend pas en compte les capacités industrielles réelles de recyclage en UE et se concentre uniquement sur les véhicules 100 % électriques, sans inclure les véhicules hybrides.

Enfin, l’étude s’est volontairement concentrée sur un scénario NMC riche, plus représentatif des attentes des consommateurs européens en matière d’autonomie. Les résultats pourraient changer sensiblement dans un scénario dominé par les batteries LFP, dont le recyclage reste peu développé en Europe, car jugé moins rentable en raison de la faible valeur des métaux récupérés. De plus, en dehors du lithium, la réglementation ne fixe aucun objectif spécifique pour cette chimie. Le scénario NMC apparait ainsi comme un cas favorable pour le recyclage, tandis qu’une domination du LFP pourrait rendre plus difficile l’atteinte des objectifs européens.